Solenergi: Roterande solpaneler kan öka effektiviteten med 32 procent

Under ett Fulbright-gemenskap i Uganda märkte Colgate University professor Beth Parks en allvarlig brist i solpanelerna som samhällen i Afrika söder om Sahara är beroende av elektricitet. Solen rör sig. Solpanelerna gjorde det inte.

Med tanke på att maximal Teoretisk effektivitet för den vanligaste fotovoltaiska cellen är endast cirka 29 procent, varje liten droppe extra solljus räknas.Genom att vara stillastående motiverade hon att solpaneler låter värdefull energi gå i spill.

Så, med bara en hink vatten och några stenar, byggde Beth Parks en ny slags långsamt roterande solpanel avsedd att spåra solens dagliga båge. Efter en 20-dagars testperiod fann Parks att hennes långsamt skiftande paneler samlade 32 procent mer energi än fasta positionsmodeller, en skillnad på hundratals watt, enligt American Physics Society. Hon presenterade hennes fynd vid 2019 American Physical Society March Meeting.

Varför roaming solpaneler kan vara en spel-växlare

De få extra hundra watten räcker inte för att göra en stor skillnad i amerikanska hem, där den genomsnittliga elförbrukningen är cirka 29 kWh varje dag, enligt US Department of Energy figures.

Men i Uganda, där nästan en av fyra personer inte har tillgång till el, är det genomsnittliga hushållets dagliga elanvändning bara 0,04 kWh / dygn, vilket innebär att Parks design ensam - om det är allmänt genomfört - kan omvandla hela samhällen. Det betyder tillgång till mobiltelefoner. Att tända efter mörkret.

Som en professor i fysik hade parker sett andra solpanelmodeller som använde viktsystem för att sakta växla över en dag. Men dessa dynamiska ramar hade aldrig testats, säger Parks, och de hade inte heller utformats med ekonomisk effektivitet i åtanke.

Hur man gör en svängbar solpanel

I samarbete med studenter vid Mbarara University of Science and Technology skapade Parks en solpanelram med metallrör som lokala svetsare lätt kunde få. Panelen är sedan fäst vid en svängning. På västsidan, en hink med stenar; i öster, en hink med vatten. Eftersom vattnets vikt sjunker långsamt, tack vare en kontrollerad läcka, växlar panelen långsamt konsekvent efter solen.

För närvarande, säger Parker, även de billigare solpanelerna visar fortfarande för dyrt för de flesta familjer, och de flesta paneler är svetsade på husets tak för att avskräcka stöld. Men ökad effektivitet betyder att paneler kan vara mindre och därmed också överkomliga. Enkelt transportabla ramar och mindre paneler tillåter invånare att ta med sina system inuti varje natt, vilket innebär att man inte behöver skruva ner dem. Den totala kostnaden för Parks system - som innehåller en solcell, ett batteri, laddare och ram - går ungefär tio procent mindre än en traditionell monterad solpanel, och hennes masterstudenter samarbetade nyligen med en lokal svetsare för att producera en ram på 6 dollar.

Parks nya skiftande solpanel - både genom dess design och dess kostnad - illustrerar vikten av fördjupad forskning, byggande inom ett samhälle, specifikt för den gemenskapen. Hur annars skulle hon ha visat att designen var tillräckligt ljus och tillräckligt liten för att ta in varje dag? Hur annars skulle hon ha förstått den effekt som bara en handfull mer kilowatt kan ha på hushållets dagliga rutin?

För nu är Parks tillbaka i USA. Men hon ser utbredd adoption av sin design som ett tillfälle för liten industritillväxt i hela Uganda.